內(nèi)河航標優(yōu)化布設虛擬仿真模型設計要點分析

李琳 王云軒

摘 要：虛擬仿真技術可根據(jù)河道實際情況來建立航標布設模型，包括布設水深、布設寬度、布設間距等要點，其模擬出的位置點可對航標布設提供科學準確的參考依據(jù)，大大加快航標布設速度，有效減輕現(xiàn)場勘測工程量，進而節(jié)省成本和后續(xù)維護費用。

關鍵詞：虛擬仿真 內(nèi)河 航標 優(yōu)化布設 模型 分析

1.引言

內(nèi)河運輸由于水路較窄，且貨船較多，不同河道地形水流差異巨大，這些因素都給內(nèi)陸河道運輸帶來很多安全問題。航標作為水路航道的基礎設施，在保證船舶航行安全性上至關重要。位置布設是航標能否充分發(fā)揮作用的核心點，傳統(tǒng)航標布設手段效率低，且前期勘測工作繁重，因此將虛擬仿真模型應用到航標優(yōu)化布設中成為必然選擇。

2.虛擬仿真技術在航標管理中的優(yōu)勢分析

隨著我國對內(nèi)河“數(shù)字航道”“智能航道”建設的日益重視，利用虛擬仿真技術、矢量化數(shù)字航道圖技術、三維地理信息技術等來研究內(nèi)河航運安全的安全性及高效性勢在必行，其中虛擬仿真模型技術的主要優(yōu)勢有以下幾項：

（1）根據(jù)河道水文地質條件，在室內(nèi)完成航標布設工作，實體和虛擬航標相結合，可向船舶主動提供導航信息，及時在電子海圖中顯示沉船或障礙物信息。當新的障礙物被發(fā)現(xiàn)時，上報相關部門后及時在電子海圖上標注，該信息便會被所有用戶共享；

（2）利用虛擬仿真技術可對已知河道進行模擬，包括最大通過船只、事故易發(fā)點、船舶避讓路線等等，為后續(xù)河道及航標管理工作提供可參考數(shù)據(jù)；

（3）配合部分實體航標，可大大降低航標設計、更改、管理成本，不需要持續(xù)投入大量管理人員及建設費用，只需后臺技術維護就可，綜合成本可降低50%以上，且導航精度很高，而實體航標因受水流影響而降低精度。

3.航標布設仿真模型構建

3.1航標布設原則

（1）航標配布應緊密結合航道條件、船舶特點、水文氣象條件等來進行，盡量做到“數(shù)量少、功能全”，實體航標與虛擬航標相結合，以方便用戶使用為準則；

（2）根據(jù)河道實際情況安全、經(jīng)濟、便于航行的航道，要求水深、寬度、彎度等核心因素滿足實際使用；

（3）在航標配布一側，其所示航道界限內(nèi)必須符合規(guī)定的維護水深。在水位較高期，可適當放寬航道；水位下降期，可逐步縮窄航道寬度；

（4）航標配布應遵循“先難后易、先主后次”原則，一般首先布設淺談、凹凸岸、橋區(qū)，之后再布設順直、深槽航道。

3.2航標布設影響因素分析

（1）航道條件

內(nèi)河航道包括天然河流、湖泊、人工河（湖）、水庫等航道，根據(jù)通航船舶噸位可劃分為7級，具體見表1。航道等級越高，表示航道條件越好，對應航標配布等級也就越高。具體航道條件影響因素為航道水深、寬度、彎曲半徑等。

（2）航行船舶

航標布設的本質就是保證船舶航行有足夠維護尺寸，因此航行船舶尺寸對于航標布設有決定性作用。此外，航線為單條還是多條也對航標布設影響較大，在此由于篇幅限制，僅對單條航道加以說明。

3.3航標優(yōu)化布設模型設計要點

（1）布設水深設計

在此以錐形浮標為例，估算觀察點高度4.0m，得出Rg=5.5海里，約為10.5km，綜合考慮能見度、背景對比度等影響，實際視距約為Rg的2/5，即布標間距L不超過4.2km。

4.結語

在內(nèi)河航標優(yōu)化布設中，虛擬仿真模型設計要點主要包括布設水深、布標寬度、布標間距等參數(shù)，本文主要以Ⅰ級航道為例，得出其布標水深最小值為4.0m，布標寬度為41.3m，布標間距不宜超過4.2km，在情況較復雜地段應結合實際情況靈活調(diào)整。根據(jù)使用經(jīng)驗，若虛擬仿真模型設計要點科學合理，航標布設工作總體速度提高40%以上，事故多發(fā)段加設報警提醒，可有效降低事故率。

參考文獻：

[1]彭國均，翁躍宗.三維仿真技術在航標管理中的應用研究[J].中國航海，2007（4）：17-23.

[2]章愛武.長江下游航標布設信息系統(tǒng)研究[J].武漢理工大學學報（交通科學與工程版）， 2000（3）：18.

[3]檀丁，李明峰，石陽威.集成式航標布設定位方法研究[J].現(xiàn)代測繪，2017（5）.

[4]王玉紅.長江安徽段港口建設對航道航標布設的影響及對策[J].中國港口，2011（12）： 45-48.

[5]張小才，趙麗寧，郭飛.基于航標效能的內(nèi)河航標分級方法及應用[J].上海海事大學學報，2015， 36（3）：24-28.